Bài giảng Công nghệ sản xuất các chất kháng sinh và vitamin

Nha Trang, năm 2014
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
CÁC CHẤT KHÁNG SINH VÀ VITAMIN
GV: Lê Phương Chung
Bộ môn Công nghệ sinh học
Viện Công nghệ sinh học và môi trường
1
MỞ ĐẦU: GiỚI THIỆU VỀ HỌC PHẦN
 Tên học phần: Công nghệ sản xuất kháng sinh và vitamin
 Nội dung các chủ đề:
 Cơ sở khoa học của quá trình sinh tổng hợp kháng sinh
 Tuyển chọn vi sinh vật có khả năng sinh kháng sinh
 Nuôi cấy vi sinh vật sinh kháng sinh
 Chiết xuất và tinh chế kháng sinh
 Công nghệ sản xuất vitamin
2
Tài liệu tham khảo
 Kỹ thuật sản xuất dược phẩm: Từ Minh Kóong; NXB Y học HN
 Công nghệ sinh học phân tử: Nguyên lý và ứng dụng của AND
tái tổ hợp: Bernard R.Glick và cs, do Đỗ Lê Thăng và cs dịch;
NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội
 Bài giảng môn Công nghệ dược phẩm: Trương Thị Minh Hạnh;
NXB Trường ĐH bách khoa Đà Nẵng
3
Đánh giá kết quả
TT Điểm đánh giá
Trọng số
(%)
1 Điểm các lần kiểm tra giữa kỳ 20%
2 Điểm chuyên cần/thái độ 10%

3 Điểm làm bài tập nhóm và thảo luận trên
lớp
20%
Thi kết thúc học phần:
-Hình thức thi: Tự luận
-Đề mở: □ Đề đóng: 
50%
4
Vấn đề 1:
Cơ sở khoa học của quá trình sinh tổng hợp
kháng sinh
1. Khái niệm, phân loại kháng sinh
2. Cơ chế tác dụng của kháng sinh
3. Bản chất của hiện tượng đề
kháng kháng sinh
5
6
Chất kháng sinh (antibiotic) là gì?
Thuật ngữ" chất kháng sinh" lần đầu tiên được Pasteur và
Joubert (1877) sử dụng để mô tả hiện tượng kìm hãm khả năng
gây bệnh của vi khuẩn Bacillus anthracis trên động vật nhiễm
bệnh nếu tiêm vào các động vật này một số loại vi khuẩn hiếu khí
lành tính khác.
Nicolle (1907) là người đầu tiên phát hiện ra hoạt tính
kháng khuẩn của Bacillus subtilis có liên quan đến quá trình hình
thành bào tử của loại trực khuẩn này. Gratia và đồng nghiệp
(1925) đã tách được từ nấm mốc một chế phẩm có thể sử dụng
để điều trị hiệu quả các bệnh truyền nhiễm trên da do cầu khuẩn
7
Sơ lược lịch sử nghiên cứu chất kháng sinh

Sự phát triển về vi sinh vật
học nói chung, và vi sinh vật công
nghiệp nói riêng, với bước ngoặc lịch
sử là phát minh vĩ đại về chất kháng
sinh của Alexander Fleming (1928)
đã mở ra kỷ nguyên mới trong y học:
khai sinh ra ngành công nghệ sản
xuất chất kháng sinh và ứng dụng
thuốc kháng sinh vào điều trị cho
con người
Năm 1928, Alexander
Flemming, một nhà khoa học
Scotland, lần đầu tiên thấy trong môi
trường nuôi cấy tụ cầu vàng nếu có
lẫn nấm penicillium thì khuẩn lạc
gần nấm sẽ không phát triển được.
Năm 1939, Florey và Chain
đã chiết được ra từ nấm đó chất
penicillin dùng trong điều trị.
Alexander Fleming (6.8.1881 – 11.3.1955)
Vì bộ phận sinh sản của loài mốc đó có hình dạng giống cái bút
lông nên được đặt tên là penicillium (tiếng la tinh penicillium nghĩa là cái
bút lông).
8
Năm 1938, Fleming nhận được thư của hai nhà khoa học từ
trường Đại học Oxford là Ernst Boris Chain và Howard Walter
Florey, với lời đề nghị được hợp tác với ông để tiếp tục thực hiện
công trình nghiên cứu về penicillin và họ đã thử nghiệm thành công
penicillin trên chuột vào 1940.
Năm 1941, nhóm đã chọn được loại nấm penicillin ưu việt

nhất là chủng Penicillin Chrysogenium, chế ra loại penicillin có hoạt
tính cao hơn cả triệu lần penicillin do Fleming tìm thấy lần đầu năm
1928.
Năm 1945, Fleming được giải thưởng Nobel về y học cùng
với Ernst Boris Chain và Howard Walter Florey.
9
Ngày nay con người biết được khoảng 8000 chất kháng sinh,
100 loại được dùng trong Y khoa và Thú y.
10
Phân loại kháng sinh
Dựa vào tính nhạy cảm của vi khuẩn với kháng sinh:
- Nồng độ ức chế tối thiểu MIC: là nồng độ thấp nhất của 1 KS có
khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn sau khoảng 24h nuôi
cấy.
- Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu MBC: là nồng độ thấp nhất làm giảm
99.9% lượng vi khuẩn.
- Kháng sinh diệt khuẩn: MBC/MIC ~ 1 và dễ dàng đạt được MBC
trong huyết tương: penicillin, cephalosporin, aminosid, polymyxin
- Kháng sinh kìm khuẩn: MBC/MIC>4 và khó đạt được nồng độ
bằng nồng độ MBC trong huyết tương: tetracyclin, cloramphenicol,
macrolid
11
Phân loại dựa trên cơ chế tác dụng
- Thuốc ức chế tổng hợp vách tế bào vi khuẩn: penicillin,
cephalosporin, imipenem, moxalactam, vancomycin, bacitracin
- Thuốc ức chế tổng hợp protein của vi khuẩn: tetracyclin,
cloramphenicol, macrolid, lincosamid và aminoglycosid
- Thuốc ức chế tổng hợp acid nhân: quinolon, rifampicin
- Thuốc ức chế chuyển hoá: co trimoxazol
- Thuốc làm thay đổi tính thấm của màng tế bào: polymyxin,

amphotericin
12
Phân loại dựa theo cấu trúc hóa học
Chemical group Example
Aminoglycosides Streptomycin
Ansamacrolides Rifamycin
Beta-lactams Penicillin
Chloramphenicol and analogues Chloramphenicol
Linocosaminides Linocomycin
Macrolides Erythromycin
Nucleosides Puromycin
Puromycin Curamycin
Peptides Neomycin
Phenazines Myxin
Polyenes Amphothericin B
Polyethers Nigericin
Tetracyclines Tetracycline
13
CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA KHÁNG SINH
 Ức chế sự thành lập vách tế bào
 Ức chế nhiệm vụ của màng tế bào
 Ức chế sự tổng hợp protein
 Ức chế sự tổng hợp acid nucleic
14
Ức chế sự tổng hợp vách tế bào
Chức năng của vách (thành) tế bào :
 Giữ hình dạng đặc trưng của tế bào vi khuẩn
 Bảo vệ tế bào dưới áp lực thẩm thấu cao ở
bên trong tế bào
 Làm khuôn mẫu để tổng hợp vách tế bào mới

15
Khi sự tổng hợp vách tế bào bị ức chế
+ VK Gr(+) biến thành dạng hình cầu không có vách (protoplast)
+ VK Gr(-) có vách không hoàn chỉnh (spheroplast)
+ Tế bào dễ vỡ ở môi trường có trương lực bình thường
16
 Giai đoạn 1:
- Thuốc gắn vào thụ thể PBPs  ức chế
transpeptidase  ngăn tổng hợp peptidoglycan
- Có 3 - 6 thụ thể PBP
- Những thụ thể khác nhau có ái lực khác nhau đối với
một loại thuốc  tác dụng của thuốc khác nhau
Cơ chế tác động vách tế bào
17
 Giai đoạn 2 :
Hoạt hóa các enzym tự tiêu  ly giải tế bào ở
môi trường đẳng trương
* Các chất kháng sinh nhóm này gồm: Bacitracin,
Cephalosporin, Cycloserine, Penicillin, Rostocetin,
Vancomycin
18
Ức chế nhiệm vụ của màng tế bào
 Chức năng của màng tế bào :
- Thẩm thấu chọn lọc
- Vận chuyển chủ động
- Kiểm soát các thành phần
bên trong tế bào
Cơ chế tác động màng tế bào
19
Chất kháng sinh tác động:

 Mất sự toàn vẹn của màng tế bào  đại phân
tử và ion thoát ra khỏi tế bào  tế bào chết
 Màng tế bào VK và vi nấm dễ bị phá hủy bởi
một số tác nhân
* KS thuộc nhóm này : Amphotericin B, Colistin,
Imidazole, Nystatin, Polymycins
20
Ức chế sự tổng hợp protein
Aminoglycosides : Streptomycin
 GĐ 1: thuốc gắn vào thụ thể trên tiểu đơn vị 30S
 GĐ 2 : phong bế hoạt tính của phức hợp đầu tiên
trong quá trình thành lập chuỗi peptid
 GĐ 3 : thông tin mRNA bị đọc sai  1 acid amin không
phù hợp
 GĐ 4 : làm vỡ các polysomes thành monosomes 
không có chức năng tổng hợp protein
21
Ức chế tổng hợp acid nucleic
Actinomycin
 Thuốc gắn vào DNA tạo nên một phức hợp  ức
chế polymerase  ngăn sự tổng hợp RNA
(mRNA)
Mitomycin
 Thuốc gắn vào 2 chuỗi DNA ngăn 2 chuỗi tách
rời ra  không sao chép được
22
Rifampin
 Thuốc gắn vào polymerase  ức chế tổng hợp RNA
Nalidixic acid
 Ức chế tác dụng của DNA gyrase  ức chế tổng hợp DNA

23
THẢO LUẬN TẠI LỚP
CHỦ ĐỀ:
HIỆN TƯỢNG ĐỀ KHÁNG KHÁNG SINH?
BẢN CHẤT VÀ CÁCH PHÒNG TRÁNH
24
Cơ chế đề kháng kháng sinh
 VK sản xuất enzym phá hủy hoạt tính của thuốc
 VK làm thay đổi khả năng thẩm thấu của màng tế bào đối
với thuốc
 Điểm gắn của thuốc có cấu trúc bị thay đổi
 VK thay đổi đường biến dưỡng làm mất tác dụng của thuốc
 VK có enzym đã bị thay đổi
25